skynet的actor对等调度分析-创新互联

skynet的actor对等调度

• 一、actor对等调度
• 二、调度流程源码分析
• • 2.1、thread_worker()
  • 2.2、struct skynet_context
  • 2.3、skynet_context_message_dispatch()
  • 2.4、dispatch_message()
• 三、c语言到lua的调用过程分析
• 总结
• 后言

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actor的调度由线程池来调度。actor是被调度对象，skynet把所有活跃的actor通过链表串联起来，线程池从actor中取出相等数量的消息进行执行，实现公平调度。

但是，actor消息队列长度可能不一致，会出现部分actor "饿死"现象，skynet通过对线程池的工作线程赋予不同权重来规避这个问题。

二、调度流程源码分析

actor=隔离的运行环境+回调函数+消息队列。

2.1、thread_worker()

actor是由线程调度，所以从线程入口函数thread_worker开始。线程作为消费者，会不断循环从消息队列中取消息，如果没有消息就进入等待（pthread_cond_wait）。skynet_context_message_dispatch()用来取出消息和消费消息。

/skynet-src/skynet_start.c

static void *
thread_worker(void *p) {struct worker_parm *wp = p;
        int id = wp->id;
        int weight = wp->weight;
        struct monitor *m = wp->m;
        struct skynet_monitor *sm = m->m[id];
        skynet_initthread(THREAD_WORKER);
        struct message_queue * q = NULL;
        while (!m->quit) {q = skynet_context_message_dispatch(sm, q, weight);
                if (q == NULL) {if (pthread_mutex_lock(&m->mutex) == 0) {++ m->sleep;
                                // "spurious wakeup" is harmless,
                                // because skynet_context_message_dispatch() can be call at any time.
                                if (!m->quit)
                                        pthread_cond_wait(&m->cond, &m->mutex);
                                -- m->sleep;
                                if (pthread_mutex_unlock(&m->mutex)) {fprintf(stderr, "unlock mutex error");
                                        exit(1);
                                }
                        }
                }
        }
        return NULL;
}

2.2、struct skynet_context

struct skynet_context保存的是actor的上下文信息。

1. instance是lua虚拟机。
2. cb是自己的回调函数。
3. queue是消息队列，回调函数会从消息队列中取出消息作为参数传给回调函数，从而驱动actor运行；这个消息队列是专属于该actor的消息队列。

/skynet-src/skynet_server.c

struct skynet_context {void * instance;
        struct skynet_module * mod;
        void * cb_ud;
        skynet_cb cb;
        struct message_queue *queue;
        ATOM_POINTER logfile;
        uint64_t cpu_cost;      // in microsec
        uint64_t cpu_start;     // in microsec
        char result[32];
        uint32_t handle;
        int session_id;
        ATOM_INT ref;
        int message_count;
        bool init;
        bool endless;
        bool profile;

        CHECKCALLING_DECL
};

/skynet-src/skynet_mq.c

struct message_queue {struct spinlock lock;
        uint32_t handle;
        int cap;
        int head;
        int tail;
        int release;
        int in_global;
        int overload;
        int overload_threshold;
        struct skynet_message *queue;
        struct message_queue *next;
};

2.3、skynet_context_message_dispatch()

1. 通过skynet_globalmq_pop()从全局的消息队列中获取活跃消息队列（活跃actor的队列）；
2. 然后skynet_mq_handle()获取消息队列的句柄，即actor的唯一标识ID；
3. skynet_handle_grab()获取actor的上下文。
4. for循环开始执行调度，注意变量n的初始值是1，它代表着权重，因为skynet默认前面几个线程只消费一个消息。
5. 通过skynet_mq_pop()先从actor的专属消息队列中取出消息，然后调用dispatch_message()分发消息。
6. 权重变化 n >>= weight。

/skynet-src/skynet_server.c

struct message_queue *
skynet_context_message_dispatch(struct skynet_monitor *sm, struct message_queue *q, int weight) {if (q == NULL) {q = skynet_globalmq_pop();
                if (q==NULL)
                        return NULL;
        }

        uint32_t handle = skynet_mq_handle(q);

        struct skynet_context * ctx = skynet_handle_grab(handle);
        if (ctx == NULL) {struct drop_t d = {handle };
                skynet_mq_release(q, drop_message, &d);
                return skynet_globalmq_pop();
        }

        int i,n=1;
        struct skynet_message msg;

        for (i=0;iif (skynet_mq_pop(q,&msg)) {skynet_context_release(ctx);
                        return skynet_globalmq_pop();
                } else if (i==0 && weight >= 0) {n = skynet_mq_length(q);
                        n >>= weight;
                }
                int overload = skynet_mq_overload(q);
                if (overload) {skynet_error(ctx, "May overload, message queue length = %d", overload);
                }

                skynet_monitor_trigger(sm, msg.source , handle);

                if (ctx->cb == NULL) {skynet_free(msg.data);
                } else {dispatch_message(ctx, &msg);
                }

                skynet_monitor_trigger(sm, 0,0);
        }

        assert(q == ctx->queue);
        struct message_queue *nq = skynet_globalmq_pop();
        if (nq) {// If global mq is not empty , push q back, and return next queue (nq)
                // Else (global mq is empty or block, don't push q back, and return q again (for next dispatch)
                skynet_globalmq_push(q);
                q = nq;
        }
        skynet_context_release(ctx);

        return q;
}

2.4、dispatch_message()

dispatch_message()本质上调用回调函数来处理消息，消息内容作为参数；这里就是真正的运行actor了。

/skynet-src/skynet_server.c

static void
dispatch_message(struct skynet_context *ctx, struct skynet_message *msg) {assert(ctx->init);
        CHECKCALLING_BEGIN(ctx)
        pthread_setspecific(G_NODE.handle_key, (void *)(uintptr_t)(ctx->handle));
        int type = msg->sz >>MESSAGE_TYPE_SHIFT;
        size_t sz = msg->sz & MESSAGE_TYPE_MASK;
        FILE *f = (FILE *)ATOM_LOAD(&ctx->logfile);
        if (f) {skynet_log_output(f, msg->source, type, msg->session, msg->data, sz);
        }
        ++ctx->message_count;
        int reserve_msg;
        if (ctx->profile) {ctx->cpu_start = skynet_thread_time();
                reserve_msg = ctx->cb(ctx, ctx->cb_ud, type, msg->session, msg->source, msg->data, sz);
                uint64_t cost_time = skynet_thread_time() - ctx->cpu_start;
                ctx->cpu_cost += cost_time;
        } else {reserve_msg = ctx->cb(ctx, ctx->cb_ud, type, msg->session, msg->source, msg->data, sz);
        }
        if (!reserve_msg) {skynet_free(msg->data);
        }
        CHECKCALLING_END(ctx)
}

三、c语言到lua的调用过程分析

了解完调度流程，那么如果在c语言的callback函数跳到lua层执行actor呢？
lua可以调用c语言，c语言需要导入一个方法给lua使用，skynet中lcallback()就是c语言导出给lua使用的方法。

在lcallback设置回调函数：skynet_callback()。

/lualib-src/lua-skynet.c

static int
lcallback(lua_State *L) {struct skynet_context * context = lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1));
        int forward = lua_toboolean(L, 2);
        luaL_checktype(L,1,LUA_TFUNCTION);
        lua_settop(L,1);
        struct callback_context *cb_ctx = (struct callback_context *)lua_newuserdata(L, sizeof(*cb_ctx));
        cb_ctx->L = lua_newthread(L);
        lua_pushcfunction(cb_ctx->L, traceback);
        lua_setuservalue(L, -2);
        lua_setfield(L, LUA_REGISTRYINDEX, "callback_context");
        lua_xmove(L, cb_ctx->L, 1);

        if (forward) {skynet_callback(context, cb_ctx, forward_cb);
        } else {skynet_callback(context, cb_ctx, _cb);
        }

        return 0;
}

// ...

LUAMOD_API int
luaopen_skynet_core(lua_State *L) {luaL_checkversion(L);

        luaL_Reg l[] = {{"send" , lsend },
                {"genid", lgenid },
                {"redirect", lredirect },
                {"command" , lcommand },
                {"intcommand", lintcommand },
                {"addresscommand", laddresscommand },
                {"error", lerror },
                {"harbor", lharbor },
                {"callback", lcallback },
                {"trace", ltrace },
                {NULL, NULL },
        };

        // functions without skynet_context
        luaL_Reg l2[] = {{"tostring", ltostring },
                {"pack", luaseri_pack },
                {"unpack", luaseri_unpack },
                {"packstring", lpackstring },
                {"trash" , ltrash },
                {"now", lnow },
                {"hpc", lhpc },        // getHPCounter
                {NULL, NULL },
        };

        lua_createtable(L, 0, sizeof(l)/sizeof(l[0]) + sizeof(l2)/sizeof(l2[0]) -2);

        lua_getfield(L, LUA_REGISTRYINDEX, "skynet_context");
        struct skynet_context *ctx = lua_touserdata(L,-1);
        if (ctx == NULL) {return luaL_error(L, "Init skynet context first");
        }


        luaL_setfuncs(L,l,1);

        luaL_setfuncs(L,l2,0);

        return 1;
}

当执行lua的skynet.start时会调用c.callback()设置回调函数skynet.dispatch_message，skynet.dispatch_message是一个lua方法；每次消息到来就会调用lua的skynet.dispatch_message，通过它分发消息。

/lualib/skynet.lua

function skynet.start(start_func)
        c.callback(skynet.dispatch_message)
        init_thread = skynet.timeout(0, function()
                skynet.init_service(start_func)
                init_thread = nil
        end)
end

总结 后言

本专栏知识点是通过<零声教育>的系统学习，进行梳理总结写下文章，对c/c++linux系统提升感兴趣的读者，可以点击链接查看详细的服务：C/C++服务器开发 。

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